Zašto i kako koristiti gljive?
Za početak vrijedi spomenuti da su gljive, prije svega, carstvo žive prirode,
Sve od šampinjona do plijesni na stropu su gljive.
Zajedničko istraživanje uz sudjelovanje SveučilištaZapadna Engleska (UWE Bristol), Mogu Srl, Talijanski tehnološki institut (IIT) i Sveučilište Oberta de Catalunya (UOC) pokazali su da gljive imaju nevjerojatna svojstva. Omogućuju im opažanje i obradu vanjskih podražaja kao što su svjetlost, istezanje, temperatura, prisutnost kemikalija, pa čak i električni signali.
Znanstvenici su uvjereni da će to utrti put pojavinovi gljivični materijali s mnogim zanimljivim karakteristikama, uključujući stabilnost, trajnost, mogućnost popravka i prilagodljivost. Istražujući potencijal gljiva kao sastavnih dijelova nosivih uređaja, studija je potvrdila potencijal da se ti biomaterijali koriste kao učinkoviti senzori s beskrajnim brojem mogućih primjena. Podsjetimo, nosivi uređaji su svojevrsna minijaturna računala: narukvice, naočale, satovi pa čak i odjevni predmeti – s bežičnim lokalnim ili daljinskim povezivanjem s drugim računalima. Obično su takvi uređaji opremljeni senzorima koji prate različite oblike tjelesne aktivnosti ili parametre okoline u kojoj se korisnik nalazi.
Gljive pametne nosive uređaje čine još pametnijima
Ljudi vjerojatno neće naći gljivice kao prikladan materijal.za proizvodnju naprava, posebno pametnih uređaja poput koraka ili mobilnih telefona. Nosivi uređaji zahtijevaju složene sklopove koji se spajaju na senzore i imaju barem određenu procesorsku snagu. To se postiže sofisticiranim postupcima i posebnim materijalima. Grubo govoreći, oni su ono što ih čini "pametnima". Suradnja prof. Andrewa Adatzkija i dr. Anna Nicolaidou iz UWE-a, Anthonyja Gandije, tehničkog direktora tvrtke Mogu Srl, prof. Alessandra Cioleria iz IIT-a i dr. Mohammada Mahdija Dehshibija, istraživača na UOC-u, pokazala je da se gljive mogu dodavati na popis tih materijala.
Za što su sposobne gljive?
Zapravo, nedavna studija "Reactive fungal wearable", predstavljena u časopisu Biosustavi, sposobnost bukovače da osjećaju vanjskonadražujuće tvari koje mogu doći iz, na primjer, ljudskog tijela. Kako bi se ispitala sposobnost gljive da reagira kao biomaterijal, studija analizira i opisuje njezinu ulogu biosenzora koji može razlikovati kemijske, mehaničke i električne podražaje.
„Gljive su najveće, najširenajrasprostranjenija i najstarija skupina živih organizama na planetu ", objašnjava dr. Dehshibi, dodajući:" Oni vrlo brzo rastu i vežu se za podlogu. " Gljivice su čak sposobne obrađivati informacije onako kako to rade računala, prema istraživaču iz UOC-a.
Programiranje gljiva
Znanstvenik je siguran da gljive čak mogu biti“programa” — odnosno njihove geometrije i teorijsko-grafičke strukture mreža micelija. Električna aktivnost gljiva tada se može koristiti za implementaciju računalnih krugova. Zvuči nerealno? Pogledajmo što je micelij.
Micelij je vegetativno tijelogljiva, koja ima sposobnost mijenjanja svoje strukture, dok formira posebne organe koji osiguravaju pouzdano pričvršćivanje na podlogu, prehranu i naknadnu reprodukciju. Zapravo, micelij nije ništa više od micelija poznatog svima. Tu gljiva zapravo i počinje rasti, pa uzevši npr. micelij vrganja ili uljane limenke, možete ih vrlo uspješno uzgajati na bilo kojem za to prikladnom mjestu. A mijenjajući njezinu strukturu na samom početku, možete promijeniti "ponašanje gljive".
Usput, gljive ne samo da reagiraju na podražaje već isignali se okidaju u skladu s tim. Njihova struktura omogućuje znanstvenicima da njima manipuliraju za izvršavanje računskih zadataka, drugim riječima, za obradu informacija. Kao rezultat toga, sposobnost stvaranja stvarnih računalnih komponenata od gljivičnog materijala više nije znanstvena fantastika. Zapravo, komponente gljiva moći će pokupiti i reagirati na vanjske signale kao nikada prije.
Zašto koristiti gljive?
Na prvi pogled može se činiti dakorištenje gljiva je loša ideja. Treba ih paziti, raspadaju se, slabo su stabilni, mogu ispuštati neugodne mirise i tako dalje. Međutim, većina tih problema je već riješena! Kao što znanstvenici primjećuju, rad sa živim organizmima “općenito je povezan s određenim poteškoćama”. Imajući to na umu i nakon analize svih opcija, tim je na kraju odabrao basidiomycetes, odjel carstva gljiva, za svoju studiju.
Vrsta gljive koja se razlikuje od drugih - Basidiomycetes
Danas znanost poznaje 36 klasa gljiva,sjedinjeni u četiri dijela - superiorni, nesavršeni, inferiorni i gljivasti. Bazidiomycetes (lat. Basidiomycetes) ili bazidiomycetes su jedan od glavnih razreda viših gljiva. Razlikuju se od ostalih u prehrani i biologiji. Imaju dobro razvijene hife sa pregradama, stanice im sadrže dvije jezgre, a karakteristično obilježje bazidiomiceta je stvaranje bazidija u himenoforu. To su posebni sporulacijski organi, koji se sastoje od nabubrene terminalne stanice s dvije ili četiri spore. Na njima se egzogeno, odnosno pod utjecajem vanjskog uzroka, rađaju nepokretne bazidiospore (spore spolnog razmnožavanja).
Micelij
Te su gljive manje povezane s bolestima i drugimproblemi koje uzrokuju njihovi rođaci kada rastu u zatvorenom. Štoviše, proizvodi na bazi micelija već se komercijalno koriste u građevinarstvu. Te se gljive mogu oblikovati na različite načine. Ova je konstrukcija slična gradnji cementa, ali trebat će samo pet dana do dva tjedna da se stvori geometrijski prostor. Uz to, gljive ne štete okolišu koliko proizvodnja cementa. Zapravo, s obzirom na to da se hrane otpadom za rast, mogu se smatrati ekološkim.
Slika gljive Amanita muscaria iz blizine, koja je obično poznata kao mušica, gljivica je bazidiomiceta.
"Arhitektura gljiva"
"Arhitektura gljiva" sama po sebi nijenovi. Postojeće strategije na ovom području uključuju uzgoj organizma do željenog oblika pomoću malih modula kao što su cigle, blokovi ili listovi. Zatim se suše da ubiju tijelo, a stabilni spoj ostavlja bez mirisa.
Ali, prema riječima stručnjaka, u ovom je smjeru to mogućepodignite korak dalje očuvanjem micelija i integriranjem u nanočestice i polimere kako biste razvili elektroničke komponente. Računalna podloga uzgaja se u tekstilnom obliku da bi joj se dobila dodatna struktura. Tijekom posljednjeg desetljeća, profesor Adamatzki stvorio je nekoliko prototipova osjetnih i računalnih uređaja koristeći sluzavi oblik polycephalum Physarum, uključujući razne procesore računalne geometrije i hibridne elektroničke uređaje.
Genij kalupa Physarum Polycephalum
Na prvi pogled Physarum polycephalum nijeje od posebnog interesa. Uzgajajući uglavnom na proizvodima razgradnje u šumama, ovaj svijetložuti plijesan očito nije sugestivan. Još je manje impresivna strukturna struktura organizma: jednostanični je, ima samo zaostalu količinu DNA, proteina i enzima, štoviše, raste beznačajnom brzinom - samo 1 milimetar na sat.
Međutim, unatoč svim navedenim nedostacima,ovaj plazmodijalni kalup za puževe izuzetno je dobar. Prevladavajući umjetne labirinte, rekreirajući složene, čovjekom osmišljene putanje, istodobno izbjegavajući tendenciju ponavljanja, ovaj je organizam usmjerio na sebe pažnju mnogih znanstvenika širom svijeta još početkom 2000-ih.
Plodišta sluzave plijesni ili miksomiceta Physarum polycephalum izgledaju poput gljiva s više glava
Rješavanje problema na najkraći način
2001. godine formiran je tim istraživača sa sveučilišta Hokkaido (Japan) kako bi proučio sposobnost ovog organizma da kreće stazama kroz labirinte.
Uzorak kalupa podijeljen je u nekolikofragmenti, a zatim ravnomjerno smješteni u polju labirinta. U roku od nekoliko sati, plijesan je narasla, spajajući sve rasute fragmente i ispunjavajući gotovo sve moguće staze. A kad su istraživači stavili male komadiće zobene kaše na ulaz i izlaz iz labirinta, dogodilo se nešto nevjerojatno.
Polako, ali sigurno, sluz je puzala iz svihslijepa ulica labirinta i koncentrirana na najučinkovitiju putanju koja vodi do hrane. "Odvojeni oblici slični debelim venama", kako su istraživači napisali, "povezujući dvije točke putanjom što je bliže najkraćem putu."
Kao rezultat eksperimenta, znanstvenici su zaključili da ovaj organizam posjeduje neku vrstu osnovnog privida uma.
Sposobnost učenja i promjene ponašanja
Physarum polycephalum studirao je na SveučilištuHokkaido i sedam godina kasnije. Tada su proveli još jedno istraživanje s ciljem proučavanja sposobnosti organizma puža da predviđa i pamti događaje, unatoč odsustvu mozga.
Kao dio eksperimenta postavljen je uzorak kalupana listu plastike, nakon čega je dopušteno da raste u posebno stvorenim idealnim uvjetima (visoka temperatura, vlaga). Tada je u redovitim razmacima uzorak iznenada bio izložen hladnom i suhom zraku, tijekom čega je plijesan uvelike usporila brzinu rasta.
Žuta ljigava plijesan, Physarum polycephalum, raste preko oborene cjepanice.
Tada se dogodilo nešto neočekivano:nakon nekoliko intervala plijesni plijesan počeo je "predviđati" trenutak u kojem će biti izložen hladnom zraku i unaprijed usporio svoj rast kako bi uštedio energiju.
Kao rezultat toga, istraživači su otkrili da proučeni organizam ima sposobnost učenja, unatoč potpunom odsustvu bilo kakve prilike mozga.
Sposobnost umrežavanja
Japanski su znanstvenici 2010. godine ponovno počeli proučavati Physarum polycephalum - ovaj put su željeli saznati je li ovaj organizam sposoban za stvaranje učinkovitih mreža.
Ponovo su stvorili minijaturnu verziju sklopaTokioske željeznice koriste zobene pahuljice za označavanje mjesta gradova i uzorak organizma puža na komadu zobi koji predstavlja Tokio. Vrijedno je napomenuti da je izgradnja prave željezničke mreže nastala zbog osobitosti prirodnog reljefa (planine, rijeke itd.). Te su prepreke pomno stvorene pomoću zasebnih izvora svjetlosti različitog intenziteta. Činjenica je da plazmodije izbjegavaju jako osvjetljenje.
Velika žuta pjega predstavlja Tokio i totočka na kojoj je izvorno postavljen uzorak Physarum; odavde se ljigavi plijesan proširio na male bijele točkice (predstavljajući glavne obližnje gradove) i dodatno se prorijedio samo do glavnih veza između njih. Ovaj proces trajao je od tijela samo 26 sati.
Nakon brojnih testova, istraživačizaključio je da je kalup "pokazivao karakteristike slične onima željezničke mreže u smislu cijene, učinkovitosti prijevoza i elastičnosti", a to je postigao stvaranjem "postupka za selektivno pojačavanje preferiranih ruta uz uklanjanje suvišnih veza".
Koristeći nalaze, tim je razvio biološki inspiriran matematički model za dizajn prilagodljive mreže.
“Teško je ono što je ljudima trebalo više od 100 godinasustav koji su razvili inženjeri i urbanisti stvorio je plijesan za nešto više od jednog dana ”, rekla je biologinja Heather Barnett na TED konferenciji o tim organizmima. "Miksomicete - analog biološkog računala."
Radite unaprijed i izazovi
Unatoč činjenici da je ovaj ljigavi kalupmnoge prednosti, činjenica da se neprestano mijenja, ne dopušta stvaranje dugovječnih uređaja od njega; kao rezultat toga, računske mogućnosti sluznice plijesni ograničene su na eksperimentalne laboratorijske objekte.
Međutim, prema Dehshibiju, basidiomyceteszbog svog su razvoja i ponašanja pristupačniji, manje podložni infekcijama, veći su u veličini i prikladniji za rukovanje od sluznih plijesni. Uz to, Pleurotus ostreatus lako se može eksperimentirati na otvorenom, što otvara mogućnosti za nove primjene. To gljive čini idealnom metom za buduće računalne uređaje koji žive.
Problemi korištenja gljiva
Istraživač UOC-a izjavio je:“Po mom mišljenju, još uvijek moramo riješiti dva glavna problema. Prvo je zapravo provesti proračun [gljivičnog sustava] za određenu svrhu; drugim riječima, proračun koji ima smisla. Druga je karakterizacija svojstava supstrata gljiva pomoću logičkih mapiranja kako bi se otkrio pravi računski potencijal mreža micelija. " Drugim riječima, iako znamo da gljive imaju potencijal, znanstvenici još trebaju shvatiti dokle idu i kako se mogu koristiti u praktične svrhe.
Međutim, čekanje možda neće biti dugo.Početni prototip, koji je razvio tim znanstvenika, a koji je dio studije, pojednostavit će budući dizajn i izgradnju zgrada s jedinstvenim mogućnostima zahvaljujući gljivičnim biomaterijalima. Ovaj inovativan pristup promiče upotrebu živog organizma kao građevinskog materijala koji je također prilagođen računanju. Kada se projekt istraživanja gljiva kao materijala za nosive uređaje dovrši u prosincu 2022. godine, projekt FUNGAR izgradit će veliku zgradu gljiva u Danskoj i Italiji, kao i manju verziju u kampusu UWE Bristol Frenchai.
Prototip FUNGAR.
Do danas, samomali moduli - cigle i limovi. Međutim, NASA je također zainteresirana za tu ideju i traži načine za izgradnju baza na Mjesecu i Marsu kako bi se neaktivni sporovi slali na druge planete.
Koji je zaključak?
“Možda vam se čini život unutar gljivečudno, ali zašto je tako čudno misliti da možemo živjeti u nečemu živom? To bi značilo vrlo zanimljiv ekološki pomak koji bi nam omogućio da ukinemo beton, staklo i drvo. Zamislite da škole, uredi i bolnice neprestano rastu i obnavljaju se. Ovo je vrhunac održivog života. "
Prema autorima članka, svrha gljivicaračunala nisu o zamjeni silicijskih čipova. Gljivične reakcije su prespore za ovo. Umjesto toga, oni misle da ljudi mogu koristiti micelij koji raste u ekosustavu kao "senzor okoliša velikih razmjera". Prema njima, gljivične mreže prate velik broj tokova podataka kao dio svog svakodnevnog postojanja. Kad bismo se mogli povezati s mrežama micelija i protumačiti signale koje koriste za obradu informacija, mogli bismo saznati više o tome što se događa u ekosustavu.
Čitaj više
Pobačaj i znanost: što će se dogoditi s djecom koja će roditi
Znanstvenici razvijaju novu vrstu optičkog kvantnog računala
Nazvana biljkom koja se ne boji klimatskih promjena. Hrani milijardu ljudi
Domena (super-kraljevstvo) živih organizama, čije stanice sadrže jezgru. Svi su organizmi, osim prokariota (bakterije i arheje), nuklearni.
inovativna dizajnerska tvrtka
Bukovača, bukovača ili bukovača (lat. Pleurotus ostreatus)
gljive niti
sloj koji nosi spore